Analyse et étude de transistors nLDDMOSFETs de technologie 1. 2 micromètres, et des effets induits par irradiations

Analysis and study of 1. 2 m technology nLDDMOSFET's, and radiation induced effects

• Auteur / Autrice : Eloi Blampain
• Direction : Jean-Pierre Charles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Transistors MOSFET

Résumé

Sous l'impulsion des innovations technologiques récentes, la réduction des dimensions des composants électroniques a entrainé une modification importante de leur comportement électrique et une plus grande sensibilité aux agressions extérieures. Il est donc toujours d'actualité d'analyser les processus électroniques impliques dans ces nouvelles structures. Dans ce but, nous présentons dans ce travail une étude réalisée sur des transistors nLDDMOSFETs issus de la technologie 1,2 um de matra-mhs, et s'articulant sur deux grands axes principaux: * le premier fait appel à une étude expérimentale, basée d'une part sur l'évolution des paramètres de conduction du transistor, et d'autre part sur la modification des paramètres caractéristiques de la jonction drain-substrat du transistor. Une étude complémentaire de capacités MOS est effectuée en vue d'accéder à d'autres paramètres technologiques. Une méthodologie de caractérisation cohérente du transistor et de ses éléments a été développée. La détérioration des propriétés de la jonction drain-substrat vers le domaine submicronique a été analysée et reliée à la réduction des dimensions. L'effet de la réduction des dimensions sur la tension de seuil a été mis en évidence. * le deuxième est une simulation 2D de ces dispositifs, réalisée sur deux niveaux: une simulation du procédé de fabrication à l'aide du simulateur de process (bidimensionnel) ATHENA. Elle s'appuie essentiellement sur l'ajustement des profils de dopage fournis par le constructeur, par le choix approprie des paramètres process (énergie et dose d'implantation, condition de recuit, etc. ). Une simulation du comportement électrique statique de ces dispositifs à l'aide du simulateur de devices S PISCES 2B, s'appuyant principalement sur le choix des modèles physiques traduisant au mieux les phénomènes à prendre en compte dans ce type de dispositifs. Nos outils de simulation sont distribués par Silvaco international. Finalement, ce travail met au point une méthode de caractérisation cohérente des effets dus aussi bien à la réduction des dimensions, qu'à ceux lies a la dégradation du comportement électrique de ces dispositifs, suite à une irradiation. Il met en place une méthodologie de simulation qui a permis de montrer le rôle de la double implantation du canal (B et As) pour l'ajustement de la tension de seuil, l'influence de l'épaisseur du substrat ainsi que les effets de réduction technologique du canal sur les caractéristiques électriques. Ce travail montre que les irradiations ionisantes et les effets de déplacement peuvent être caractérisés par l'étude de la jonction drain-substrat. Il montre également que la dose influence les processus de conduction dans cette jonction au meme titre qu'une polarisation sur la grille

The reduction of electronics devices dimensions, produces a strong modification of their electrical characteristics and a high sensitivity to external agressions. In this work we present a study of lightly doped drain (LDD) nLDDMOSFET's of matra-mhs 1. 2 um technology. This work contains two major parts : *the first part concerns an experimental study, based on conduction parameter evolution, and on the modification of the transistor body-drain junction parameters. A complementary study of MOS capacitors has been carried out in order to determine more technological parameters. A coherent characterization method of MOS transistor and their elements has been expanded. Properties degradation of body-drain junction in submicronic range have been analysed and related to dimensions reduction. * The second part presents a two-dimensional simulation of these divices, using two level simulation : a simulation with the 2D simulator ATHENA which provides a two-dimensional simulation of semiconductors processing. This simulation step requires a good choice of process parameters (ion implantation dose, energy, annealing condition. . . ) A two-dimensional electrical behavior simulation with the simulator S PISCES 2B, based on the choice of physical models taken into account for these devices. Finally, this work presents a coherent characterization method of dimensions reductions effects and of electrical behavior degradation of these devices after radiation exposure. It gives a simulation methodology which made it possible to show the role of the double channel implantation (B and As) for the threshold voltage adjustement and substrate thichness influence. This work shows that the ionizing radiation and displacement damage can be characterized by the body-drain junction study. Gate bias and ionizing radiation have the same effects on conduction processes in this junction